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时间:2019-02-25
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1、硕fj学位论文詈I——曼一
2、;II舅曼曼曼皇曼曼皇曼摘要P.FeSi2是一种新型的热电和光电材料,具有抗氧化、无毒、原料来源丰富和价格低廉等优点,对红外光的吸收能力很强,理论的光电转换效率高,13-FeSi2所对应的特征区正是硅的全透明区,它是光纤通信中的最重要波段,有利于同新型光电器件和光纤的结合。目前对于制备p-FeSi2材料的方法有:外延法、机械合金化法、离子束合成法、快速凝固法、热压法、放电等离子烧结法、化学气相输运法和温度梯度溶液生长法,采用上述方法制备13-FeSi2热电材料生产周期长、耗能大且成本高,不适合于大批量生产,有必要寻求更好的方法。燃烧合
3、成有着反应快、节约能源、产品纯度易于提高、适用性大、投资小等优点,为此我们对自蔓延.退火法制备单相IB-FeSi2材料进行了研究,该工艺可以提高p-FeSi2的实际应用价值和广泛推广应用,可直接投入工业生产降低成本。以Fe粉、Si粉、KN03为原料,考察了机械活化过程、KN03掺量对燃烧合成FeSi2的影响以及退火处理对燃烧合成产物的影响。研究表明:在球磨混料过程后,使反应粉料存储了部分机械能,在相同球磨混料条件下,原始粉料经球磨3h利用燃烧合成的材料最为理想,与球磨lh的燃烧合成产物相比,球磨3h的原始粉料燃烧合成产物中的c【.FeSi2含量也有所提高,£.F
4、eSi和cc.FeSi2共晶球粒尺寸进一步增大;KN03能够诱导铁硅金属化合物生成,不同掺量的KN03所对应燃烧合成产物呈现不同的组相,随着KN03掺量的进一步加大,燃烧合成产物中0【.FeSi2的量也同步加大,KN03掺量在40%的时候,燃烧合成产物中,0【.FeSi2明显提高,始终没有P.FeSi2存在;不同掺量KN03的Fe.Si燃烧合成产物放在真空退火炉中,进行880。C的退火处理2d,时,可使Q.FeSi2全部转变为p-FeSi2,但对£.FeSi不产生影响。KN03掺量在整个工艺中占十分重要的地位,不仅影响燃烧合成0c.FeSi2相的含量,同时间接性
5、影响着热处理后的p—FeSi2相的含量。燃烧合成产物经球磨后的粉料及压坯经退火后,以表面自由能降低为驱动力,燃烧合成产物颗粒之间相互粘结,成内部的多孔结构。本文针对Fe粉、si粉和KN03为原料,采用控制燃烧放热法,考察了燃烧合成Fe.si金属间化合物的组织转变过程,燃烧合成Fe.Si金属化合物的反应大致可分为如下几个过程:KN03的分解与Si、Fe粉料的熔化溶解;燃烧合成Fe.Si共晶组织的孕育与生长和FeSi—FeSi2共晶颗粒的粗化。提出了燃烧合成Fe.Si金属化合物反应可以用溶解一扩散一析出机制来进行描述:由KN03分解并释放大量的热量直接导致Si颗粒的
6、首先熔化,并在粉坯的空隙中蔓流,致使细小的Fe粉向熔融Si中的溶解、扩散加剧,随着液态扩散反应的进行,待其浓度达到饱和,即会有Fe.Si共晶颗粒析出,从而引发的共晶胚核的形成和长大。关键词:自蔓延;p-FeSi2;退火处理;KN03自蔓延-退火、法制备13-FeSi:热I乜村料AbstractForenergyandphotoelectricconversion,13-FeSi2isawellknownnewmaterial.Thisdisilicideisnon—poisonous,highlyresistantagainstoxidation.Rawmate
7、rialsoRrceisabundantandthepriceisverycheap,betterabsorbingabilityforinfraredrays.Academicphotoemissionobtainingefficiencyishigh;itscharacteristicsectionhappenstocorrespond丽t11transparenceofsilicon.ThesectionisFDDIcommunicationsimportantwaveband,SOitispropitioustocombineanewtypeofalla
8、pparatuswithFDDI.Currently,wehavethefollowingpreparationmethodsof13-FeSi2materials:SolidPhaseEpitaxial,MechanicalAlloying,IonBeamSynthesis,RapidSolidification,CompressionMethod,SparkPlasmaSintering(SPS),ChemicalVaporTransportandTemperatureGradientSolutionGrowth.Usingtheabovemethodsto
9、make13-FeSi2
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